Manifold-valued functional data analysis (FDA) recently becomes an active area of research motivated by the raising availability of trajectories or longitudinal data observed on non-linear manifolds. The challenges of analyzing such data come from many aspects, including infinite dimensionality and nonlinearity, as well as time-domain or phase variability. In this paper, we study the amplitude part of manifold-valued functions on $\mathbb{S}^2$, which is invariant to random time warping or re-parameterization. Utilizing the nice geometry of $\mathbb{S}^2$, we develop a set of efficient and accurate tools for temporal alignment of functions, geodesic computing, and sample mean calculation. At the heart of these tools, they rely on gradient descent algorithms with carefully derived gradients. We show the advantages of these newly developed tools over its competitors with extensive simulations and real data and demonstrate the importance of considering the amplitude part of functions instead of mixing it with phase variability in manifold-valued FDA.


翻译:分析这些数据的挑战来自许多方面,包括无限的维度和不线性,以及时间-域或阶段变异性。在本文件中,我们研究了多重价值功能的振幅部分,其价值为$\mathbb{S ⁇ 2美元,它不易随机时间扭曲或重新参数化。我们利用$\mathbb{S ⁇ 2$这一不错的几何方法,开发一套高效和准确的工具,用于功能的时间一致、大地测量计算和样本平均计算。在这些工具的核心,它们依靠经仔细推算的梯度梯度的梯度下降算法。我们用广泛的模拟和真实数据来展示这些新开发的工具相对于竞争者的优势,并表明考虑这些功能的振幅部分而不是与多种价值林业发展局的阶段变异性相结合的重要性。

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